JP5912916B2 - ショットピーニング方法 - Google Patents

Description

本発明は、ショットピーニング方法に係り、特に、構造部材に生じている引張残留応力を圧縮残留応力に転換して構造部材における応力腐食割れの防止及び疲労強度を向上させる、水流を用いるショットピーニング方法に適用するのに好適なショットピーニング方法に関する。

水流を用いたショットピーニング方法が、特開２０１１−５６６１６号公報に記載されている。このショットピーニング方法では、ピーニング施工対象物である構造部材の表面にショット（直径が１mm〜６mmのセラミックス球または金属球）を入れたチャンバをセットし、チャンバに設けられたノズルから高圧水をチャンバ内に噴射する。高圧水の噴射によりチャンバ内で発生する水流にショットを同伴させてショットを構造部材の表面に向かって移動させ、構造部材の表面にショットを衝突させてその表面のショットピーニングを行い、構造部材の表面に残留圧縮応力を付与している。また、チャンバ内に噴射された高圧水は、チャンバの、構造部材表面に接触する先端部に形成された水抜きスリットからチャンバの外部に排水される。

特開２０１１−５６６１６号公報

特開２０１１−５６６１６号公報に記載されたショットピーニング方法では、高圧水の噴射によりチャンバ内の水量が増加するため、水抜きスリットから排水する必要があった。原子炉の構造部材及び化学プラントの構造部材等のように、液体と接触する表面が汚染された構造部材に、特開２０１１−５６６１６号公報に記載されたショットピーニング方法を適用する場合、構造部材表面の汚染物の一部がショットの衝突により剥がされ、剥がされた汚染物が排水と共に水抜きスリットを通してチャンバ外に排出される。このため、構造部材から剥離された汚染物が、チャンバの外部の領域に拡散する可能性がある。また、チャンバに設けられたノズルから高圧水を噴射してチャンバ内で水流を発生させるため、高圧水を供給する比較的大型の高圧ポンプが必要となり、スペース制約の厳しい場所では、特開２０１１−５６６１６号公報に記載されたショットピーニング方法の適用が困難である。

本発明の目的は、ピーニング施工対象物から剥離した汚染物の拡散を抑制することができるショットピーニング方法を提供することにある。

上記した目的を達成する本発明の特徴は、水流発生装置が設けられてその水流発生装置の回転羽根が内部に配置されたチャンバの一端部を、ピーニング施工対象物の表面に接触させ、回転羽根を回転させてチャンバ内にピーニング施工対象物の表面に向かう水流を発生させ、ショットよりも小さい升目を有するメッシュを回転羽根の前方で内部に設置したそのチャンバを用い、チャンバ内のメッシュよりもピーニング施工対象物側の領域に存在する複数のそのショットをその水流によってピーニング施工対象物の表面に向かって移動させてその表面に衝突させることにある。

チャンバ内に配置された回転羽根を回転させてショットをピーニング施工対象物の表面に衝突させる水流を発生させるので、チャンバ内の水の量を増加させることなく、その水流を発生させることができる。このため、チャンバ外への水の流出が抑制されて、ショットの衝突によりピーニング施工対象物の表面から剥がれた汚染物がチャンバ外に拡散することを抑制することができる。また、その水流によってショットをピーニング施工対象物の表面に衝突させるので、ピーニング施工対象物の表面に引張り残留応力を圧縮側に改善することができる。さらに、チャンバ内で回転羽根とピーニング施工対象物の間にメッシュを配置し、チャンバ内の、メッシュよりもピーニング施工対象物側の領域に複数のショットを存在させているので、水流と共に流動しているメッシュが回転羽根に衝突し、回転羽根が損傷することを防止できる。

本発明によれば、ショットピーニングの施工によってピーニング施工対象物から剥離した汚染物の拡散を抑制することができ、さらに、流動するメッシュによる回転羽根の損傷を防止することができる。

本発明の好適な一実施例である実施例１のショットピーニング方法を示す説明図である。 図１に示す実施例１のショットピーニング方法を適用した構造部材における応力改善効果を示す説明図である。 本発明の他の実施例である実施例２のショットピーニング方法を示す説明図である。 図３に示す実施例２のショットピーニング方法を適用した構造部材における応力改善効果を示す説明図である。 本発明の他の実施例である実施例３のショットピーニング方法を示す説明図である。 図５に示す実施例３のショットピーニング方法を適用した構造部材における応力改善効果を示す説明図である。 本発明の他の実施例である実施例４のショットピーニング方法を示す説明図である。 図７に示す実施例４のショットピーニング方法を適用した構造部材における応力改善効果を示す説明図である。 本発明の他の実施例である実施例５のショットピーニング方法を示す説明図である。 図９に示すチャンバのＡ−Ａ断面図である。 図９に示す実施例５のショットピーニング方法を適用した構造部材における応力改善効果を示す説明図である。 本発明の他の実施例である実施例６のショットピーニング方法を示す説明図である。 図１２に示す実施例６のショットピーニング方法を適用した構造部材における応力改善効果を示す説明図である。 本発明の他の実施例である実施例７のショットピーニング方法を示す説明図である。 図１４に示す実施例７のショットピーニング方法を適用した構造部材における応力改善効果を示す説明図である。 本発明の他の実施例である実施例８のショットピーニング方法を示す説明図である。 図１６に示す水流モータの縦断面図である。 図１７に示す水流モータのＸ−Ｘ断面図である。 図１６に示す実施例８のショットピーニング方法を適用した構造部材における応力改善効果を示す説明図である。

本発明の実施例を以下に説明する。

本発明の好適な一実施例である実施例１のショットピーニング方法を、図１を用いて説明する。

本実施例のショットピーニング方法には、図１に示す水流撹拌式のショットピーニング装置１が用いられる。ショットピーニング装置１は、チャンバ２、水流発生装置６、メッシュ８及び補給水供給管１０を備えている。チャンバ２の一端は開放端になっており、チャンバ２の開放端の反対側は封鎖されて軸受７が設けられている。軸受７は水密タイプのスラスト軸受である。チャンバ３は、内径５５ｍｍ、外径７５ｍｍ及び高さが５０ｍｍであり、ステンレス鋼であるＳＵＳ３１６Ｌで作られている。

水流発生装置６は、回転羽根６ａ、回転軸６ｂ及び電動モータ６ｃを有している。電動モータ６ｃは、チャンバ２の外側に配置され、チャンバ２に設置される。回転羽根６ａは、チャンバ２内に配置され、回転軸６ｂに取り付けられる。回転羽根６ａは、ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４で作られた直径３０ｍｍの４枚羽根である。回転軸６ｂは、直径６ｍｍのステンレス鋼であるＳＵＳ３０４製で、上記の軸受７によって支持されて電動モータ６ｃの回転軸に連結される。ケーブル６ｄが電動モータ６ｃに接続される。電動モータ６ｃは１ｋＷの交流３相モータである。メッシュ８がチャンバ２内で回転羽根６ａよりもチャンバ２の開放端側に配置され、メッシュ８の外周部の全面がチャンバ２の内面に溶接にて取り付けられる。メッシュ８には一辺が２ｍｍの多数の升目（矩形の貫通孔）が形成されている。メッシュ８は、回転羽根６ａに向かって凸になる曲面を有する。補給水供給管１０がチャンバ２に接続される。メッシュ８は、シャッタ２４が、チャンバ２の開放端付近に配置され、チャンバ２にスライド可能に取り付けられる。

押し付け機構３が、軸受７が設けられたチャンバ２の封鎖されている側の端面に取り付けられる。また、押し付け機構３がチャンバ移動装置（例えば、マニピュレータ）２３に設置される。フィルタ装置（浄化装置）２７が、吸引ホース２５によってメッシュ８より回転羽根６ａ側でチャンバ２に接続され、さらに戻りホース２８によってメッシュ８より回転羽根６ａ側でチャンバ２に接続されている。ポンプ２６が吸引ホース２５に設けられる。メッシュ８より回転羽根６ａ側のチャンバ２内の領域３０Ｂ、吸引ホース２６、フィルタ装置２７、戻りホース２８及び領域３０Ｂを連絡する閉ループが形成される。シャッタ２４が閉じている状態（シャッタ２４がチャンバ２の開放端を封鎖している状態）で、１９０個のショット４がチャンバ２内のメッシュ８よりシャッタ２４側の領域３０Ａに充填されている。ショット４は、ＳＵＳ３１６Ｌ製で直径が４ｍｍの球形をしている。メッシュ８に形成された升目の大きさはショット４の大きさ（例えば、直径）よりも小さい。

実施例１のショットピーニング方法が施工されるピーニング施工対象物１１は、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられた、ステンレス鋼であるＳＵＳ３１６Ｌで作られた炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分である。この炉心シュラウドに対する本実施例のショットピーニング方法の施工は、沸騰水型原子炉の運転停止後の、例えば、定期検査の期間において実施される。沸騰水型原子炉の運転停止後、原子炉圧力容器内から蒸気乾燥器、気水分離器及び燃料集合体が順次取り出される。炉心内の全燃料集合体が取り出された後、原子炉圧力容器内の冷却水を排出し、原子炉圧力容器内を空気雰囲気にする。チャンバ移動装置２３により、チャンバ２を、空気雰囲気である原子炉圧力容器内において炉心シュラウド内まで移動させ、チャンバ２のシャッタ２４を、ピーニング施工対象物１１である炉心シュラウドに対向させた状態で、チャンバ２の開放された端部（以下、チャンバ２の開放端という）を炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面の施工面に押し付ける。チャンバ２は押し付け機構３のばね（図示せず）により２０ｋｇｆの押し付け力が付与される。チャンバ２はショットピーニング施工時において後述の水流９による反力を受けるが、２０ｋｇｆの押し付け力により、チャンバ２のショットピーニング施工時における浮き上がりが防止される。

チャンバ２の開放端が炉心シュラウドの内面に押し付けられた後、シャッタ２４が開けられる。シャッタ２４の開閉は、開閉機構（図示せず）により行われる。この開閉機構は、図示されていないが、例えば、モータ、ボールネジ及びボールナットを有し、ボールネジが連結されたモータをチャンバ２の外面に取り付け、シャッタ２４に取り付けたボールナットをボールネジに噛み合わせて構成される。モータによりボールネジを回転させることによってシャッタ２４が開閉のために移動される。

補給水供給管１０を通して純水５がチャンバ２内に供給され、チャンバ２内が純水５で満たされる。チャンバ２内が純水５で満たされたとき、補給水供給管１０によるチャンバ２内への純水５の供給を停止する。チャンバ２の外側は空気雰囲気である。シャッタ２４が開いた状態で、電動モータ６ｃを回転させる。電動モータ６ｃの回転力は回転軸６ｂを介して回転羽根６ａに伝えられ、回転羽根６ａを回転させる。回転羽根６ａの回転によりチャンバ２内に循環する水流９が発生し、チャンバ２内の領域３０Ａに存在するショット４が水流９に同伴して移動し、チャンバ２で覆われた炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分（ピーニング施工対象物１１）の内面にショット４が衝突する。

このショット４の衝突により炉心シュラウドのその内面部が押し延しの塑性変形を受け、ショット４が衝突する内面部以外の、炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の母材部が押し延しの塑性変形を受けた部分を弾性拘束するため、その内面部に圧縮応力が生成される。炉心シュラウドのその内面部に衝突したショット４は、衝突の反動で跳ね返り、水流９に同伴されて炉心シュラウドのその内面部からメッシュ８に向かって流れる水流９に同伴して移動し、メッシュ８の付近で回転羽根６ａの回転により発生する水流９によって反転され、再び、炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面に向って移動し、その内面に衝突する。このように、チャンバ２内に存在する各ショット４は、回転羽根６ａの回転により発生する水流９によって、炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面への衝突及びメッシュ８に向かう移動を繰り返す。ショット４の衝突による炉心シュラウドのその内面へのショットピーニングは、約２分間行われる。炉心シュラウドのその内面へのショットピーニングを約２分間実施することにより、その内面に適切な圧縮残留応力を付与することが得きる。

ショットピーニングの施工中において、チャンバ１の開放端と炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面の間からチャンバ２内の純水５が若干漏洩する。補給水供給管１０内はチャンバ２内と同じ圧力が付与されており、チャンバ１の開放端と炉心シュラウドのその内面の間からチャンバ２内の純水５が漏洩してチャンバ２内の圧力が低下したとき、補給水供給管１０を通してチャンバ２内に純水５が補給される。

ショット４の衝突により炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面から剥された汚染物は、ポンプ２６を駆動することにより、チャンバ２内の純水５とともに、メッシュ８の升目を通って領域３０Ａから領域３０Ｂに移動し、さらに、吸引ホース２５を通ってフィルタ装置２７に流入する。フィルタ装置２７は、流入した汚染物質を除去し、純水５を排出する。この純水５は、戻りホース２８を通ってチャンバ２内に戻される。このように、チャンバ２内の純水５が、吸引ホース２５、フィルタ装置２７、戻りホース２８及びチャンバ２を循環することによってチャンバ２内の上記汚染物がフィルタ装置２７によって除去される。２基のフィルタ装置２７が並列に吸引ホース２５に設けられ、これらのフィルタ装置２７が交互に汚染物を除去する。汚染物の除去によりフィルタ装置２７の除去性能が低下した場合には、除去性能が低下したフィルタ装置２７への通水が停止され、そのフィルタ装置２７内のフィルタが新しいフィルタと交換される。

チャンバ２によって覆われた、炉心シュラウドの上記内面への圧縮残留応力の付与が完了したとき、電動モータ６ｃの駆動を停止して回転羽根６ａの回転を止める。その後、シャッタ２４を閉めてチャンバ２の開放端を封鎖し、チャンバ２を、チャンバ移動装置２３により、炉心シュラウドの上記内面から若干離してその内面に沿って、炉心シュラウドの、圧縮残留応力を付与した内面の隣の領域まで移動させる。この位置で、チャンバ２が押し付け機構３により炉心シュラウドの表面に押し付けられ、シャッタ２４が開けられる。そして、前述したように、補給水供給管１０を通して純水５がチャンバ２内に供給され、回転羽根６ａが回転されて水流９が発生し、衝突するショット４により、チャンバ２によって覆われている、炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面に圧縮残留応力が付与される。このようにして、炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面に、順次、圧縮残留応力が付与される。

本実施例のショットピーニング方法による炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面への圧縮残留応力の付与を確認するために、発明者らは、ピーニング施工対象物１１である炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の形状を模擬した、ステンレス鋼であるＳＵＳ３１６Ｌ製の平板の試験片に対して、ショットピーニング装置１を用いて上記したようにショットピーニングを行った。このショットピーニングはチャンバ２の外側を空気雰囲気にし行った。上記の試験片は、２００ｍｍ×２００ｍｍ×厚さ１０ｍｍの平板である。発明者らは、本実施例のショットピーニングを施工する前の状態において炉心シュラウドの表面に生じている引張り残留応力を付与するために、試験片の本実施例のショットピーニングを施工する表面に、予め研削加工を施して図２に破線で示す４００ＭＰａの引張残留応力を付与した。この試験片に対してショットピーニング装置１を用いて前述した本実施例のショットピーニング方法を実施した結果、試験片の表面に図２に実線で示す約−４００ＭＰａの圧縮残留応力を付与することができた。なお、試験片に生じている残留応力はＸ線残留応力測定装置で測定した。

このように、本実施例のショットピーニングを実施することによってピーニング施工対象物１１である炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面において、本実施例のショットピーニング施工前の４００ＭＰａの引張り残留応力を−４００ＭＰａ程度の圧縮残留応力に改善することができる。このような応力改善効果は応力腐食割れを防止するためには十分なものである。

また、発明者らは、上記した試験片と同じである、ＳＵＳ３１６Ｌ製で２００ｍｍ×２００ｍｍ×厚さ１０ｍｍの平板の別の試験片を水に浸漬し、水中でその試験片に対してショットピーニング装置１を用いた前述の本実施例のショットピーニング方法を実施した。この結果、この試験片の表面に、上記した試験片と同様に、図２に実線で示す残留圧縮応力が付与された。

チャンバ２外側を空気環境および水中環境のそれぞれの環境にして前述の本実施例のショットピーニング方法を施工した各試験片を、４２％の沸騰塩化マグネシウム溶液に浸漬させて応力腐食割れ試験を実施した結果、圧縮残留応力に改善された、各試験片の表面において応力腐食割れの発生は認められなかった。

本実施例では、特開２０１１−５６６１６号公報のようにピーニング施工対象物に向かう水流を発生させるためにチャンバ内に外部から供給する高圧水を噴射させるのではなく、水流発生装置６の回転羽根６ａを回転させることにより、ショット４をピーニング施工対象物１１の表面に衝突させる水流９をチャンバ２内で発生させるので、チャンバ２内の水の量を増加させないで水流９を発生させることができ、チャンバ２内の純水５のチャンバ２外への流出を著しく減少させることができる。本実施例のショットピーニング方法の実施中においてチャンバ２内からチャンバ２外に漏洩する純水５の量を測定した結果、ショットピーニングを実施する一箇所あたりの２分間で、その漏洩水量が５ｃｍ^３程度であることを確認することができた。この漏洩量は、チャンバ２内の容積１１０ｃｍ^３の５％以下であり、ショット４の衝突により炉心シュラウドの表面から剥された汚染物がチャンバ２外の雰囲気、すなわち、原子炉圧力容器内に流出する量を著しく低減することができ、原子炉圧力容器内での汚染物の拡散を抑制することができる。

チャンバ２内で回転羽根６ａの前面、すなわち、領域３０Ａと領域３０Ｂの境界にメッシュ８を配置しているので、水流９によって循環しているメッシュ４が回転羽根６ａに衝突することを防止できる。このため、回転羽根６ａが損傷することを防止することができる。また、チャンバ２の開放端側に開閉可能なシャッタ２４を設けているため、ピーニング施工対象物１１の表面に対するショットピーニング施工対象表面を変えるためにチャンバ２を移動する際に、シャッタ２４によりチャンバ２の開放端を封鎖することができる。このため、チャンバ２の移動時においてチャンバ２内のショット４がチャンバ２外にこぼれ落ちることを、閉じられたシャッタ２４により防止することができる。

前述の炉心シュラウドの表面に対するショットピーニング装置１を用いた前述の本実施例のショットピーニング方法は、チャンバ２の外側を空気環境にして行ったが、原子炉圧力容器内に冷却水を充填した状態で、チャンバ移動装置２３によりチャンバ２を原子炉圧力容器内の冷却水中を移動させてチャンバ２を炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面に押しつけ、チャンバ２で覆われた炉心シュラウドのその内面に対して実施しても良い。この場合には、水流発生装置６の電動モータ６ｃとしては、水密構造の電動モータ６ｃを用いる。水中において、ショットピーニング装置１を用いた前述の本実施例のショットピーニング方法をピーニング施工対象物１１である炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面に対して行っても、上記した空気雰囲気で実施するショットピーニング方法により生じる各効果を得ることができる。原子炉圧力容器内に冷却水を充填した状態で、ショットピーニング装置１を用いた前述の本実施例のショットピーニング方法を水中で行うことにより、原子炉圧力容器内に充填された冷却水により原子炉圧力容器内の炉内構造物から放出される放射線を遮へいすることができるので、放射線遮へい対策を別途講じる必要がなくなる。

本発明の他の実施例である実施例２のショットピーニング方法を、図３を用いて説明する。本実施例のショットピーニング方法は、例えば、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設置された炉心シュラウドのＨ３溶接線等の隅肉溶接部に対して実施される。

隅肉溶接部１２を有するピーニング施工対象物１１である、例えば、炉心シュラウドの隅肉溶接部に対して実施される本実施例のショットピーニング方法では、実施例１で用いられる、実質的に、ショットピーニング装置１が用いられる。本実施例で用いられるショットピーニング装置１は、チャンバ２の寸法、メッシュ８に形成される升目の大きさ、及びチャンバ２内で用いられるショットの個数及び大きさが実施例１で用いられるショットピーニング装置１と異なっているが、その構成は、実質的に実施例１で用いられるショットピーニング装置１と同じである。

本実施例に用いられるショットピーニング装置１において、実施例１で用いるショットピーニング装置１と異なっている構成のみについて説明する。本実施例で用いるショットピーニング装置１は、チャンバ２の大きさが内径５５ｍｍ、外径７５ｍｍ及び高さが４０ｍｍであり、チャンバ２内に設けられたメッシュ８の各升目の大きさが一辺が０．５ｍｍの矩形となっている。さらに、本実施例に用いられるショットピーニング装置１では、チャンバ２内の領域３０Ａに、ステンレス鋼であるＳＵＳ３１６Ｌ製で直径４ｍｍであるショット４を１００個、及びＳＵＳ３１６Ｌ製で直径１ｍｍであるショット４ｂを１００個充填している。本実施例で用いるショットピーニング装置１の他の構成は実施例１で用いるショットピーニング装置１と同じである。

沸騰水型原子炉の運転停止後における、例えば、定期検査において、実施例１と同様に、チャンバ移動装置２３により、チャンバ２を、空気雰囲気（または冷却水雰囲気）である原子炉圧力容器内を移動させ、ピーニング施工対象物１１である炉心シュラウドの隅肉溶接部１２の位置まで移動させる。チャンバ移動装置２３及び押し付け機構３により、チャンバ２が、炉心シュラウドの隅肉溶接部１２に対向して炉心シュラウドに押し付けられる。チャンバ２は、チャンバ２が炉心シュラウドに押し付けられたときにチャンバ２の開放端の全面が隅肉溶接部１２を含む炉心シュラウドの表面に接触する形状を有している。チャンバ２が炉心シュラウドに押し付けられた状態で、隅肉溶接部１２と軸受７が取り付けられるチャンバ２の端面の間の最大距離Ｌは、６０ｍｍになる。
ショットピーニングを施工する前に、補給水供給管１０を通して純水５がチャンバ２内に供給され、チャンバ２内が純水５で満たされる。原子炉圧力容器内の、チャンバ２の外側の領域は空気雰囲気（または冷却水）雰囲気である。電動モータ６ｃが駆動されて回転羽根６ａが回転し、チャンバ２内の領域３０Ａで水流９が発生する。この水流９によりショット４及び４ｂがチャンバ２で覆われたピーニング施工対象物１１である炉心シュラウドの表面、特に、隅肉溶接部１２の表面に衝突する。ショット４及び４ｂが、領域３０Ａにおいて、隅肉溶接部１２を含む、炉心シュラウドの表面部への衝突及びメッシュ８に向かう移動を繰り返す。

本実施例では、チャンバ２内の領域３０Ａにショット４、及びショット４（直径４ｍｍ）よりも直径が小さいショット４ｂ（直径１ｍｍ）を充填している。このため、ショット４ｂが、ショット４が衝突できない隅肉溶接部１２の表面に衝突し、隅肉溶接部１２の表面部に押し延しの塑性変形が生じる。隅肉溶接部１２の両側に存在する、炉心シュラウドの表面にはショット４及び４ｂが衝突する。この結果、チャンバ２で覆われた、隅肉溶接部１２の表面を含む炉心シュラウドの表面に圧縮残留応力が付与される。

実施例１と同様に、隅肉溶接部１２に沿ってチャンバ２を移動させ、隅肉溶接部１２の異なる場所に対してショットピーニングが実施される。

本実施例のショットピーニング方法による、隅肉溶接部１２を含む炉心シュラウドの表面への圧縮残留応力の付与を確認するために、発明者らは、炉心シュラウドの例えばＨ３溶接線の隅肉溶接部の形状を模擬した、ステンレス鋼であるＳＵＳ３１６Ｌ製の試験片に対して、ショットピーニング装置１を用いて上記したようにショットピーニングを行った。このショットピーニングはチャンバ２の外側を空気雰囲気にして行った。上記の試験片は、２００ｍｍ×２００ｍｍ×厚さ１０ｍｍの２枚の平板を直角に配置してこれらの平板に隅肉溶接を施して作成した。発明者らは、実施例１で述べた平板の試験片と同様に、本実施例のショットピーニングを施工する、試験片の表面に、研削加工により図４に破線で示す４００ＭＰａの引張残留応力を付与した。この試験片に対してショットピーニング装置１を用いて前述した本実施例のショットピーニング方法を実施した結果、試験片の表面に図４に実線で示すように、隅肉溶接部１２の中心から両側±３０ｍｍの範囲に−４００ＭＰａ程度の圧縮残留応力を付与することができた。

このように、本実施例のショットピーニングを実施することによってピーニング施工対象物１１である隅肉溶接部１２を含む炉心シュラウドの内面において、本実施例のショットピーニング施工前の４００ＭＰａの引張り残留応力を−４００ＭＰａ程度の圧縮残留応力に改善することができる。特に、ショット４ｂを用いることによって隅肉溶接部１２の表面にも圧縮残留応力を付与することができた。

また、チャンバ２内からチャンバ２外に漏洩する純水５の量を測定した結果、ショットピーニングを実施する一箇所あたりの２分間で、その漏洩水量が７ｃｍ^３程度とわずかであることを確認することができた。

本実施例は実施例１で生じる各効果を得ることができる。

本実施例のショットピーニング方法は、原子炉圧力容器内に冷却水を充填した状態で、チャンバ２を冷却水中に浸漬させても実施することができる。

本発明の他の実施例である実施例３のショットピーニング方法を、図５を用いて説明する。本実施例のショットピーニング方法は、例えば、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設置された配管であるライザ管の外面に対して実施される。ＳＵＳ３１６Ｌ製のライザ管は、原子炉圧力容器内に設置されたジェットポンプに連絡されている。ジェットポンプ及びライザ管は、原子炉圧力容器と炉心シュラウドの間に形成される環状のダウンカマに配置されている。

ピーニング施工対象物１１Ａである、例えば、ライザ管の外面に対して実施される本実施例のショットピーニング方法では、図５に示すショットピーニング装置１Ａが用いられる。ショットピーニング装置１Ａは、実施例１で用いられるショットピーニング装置１においてチャンバ２をチャンバ２Ａに替えた構成を有する。ショットピーニング装置１Ａの他の構成は実施例１で用いられるショットピーニング装置１と同じである。チャンバ２Ａは、チャンバ２の開放端部に、先端に向かって外径が減少する円筒状のテーパー部２ａを形成した構成を有する。

チャンバ２Ａのテーパー部２ａの先端の内径Ｄは４０ｍｍである。テーパー部２ａを有する、チャンバ２Ａの他の寸法は、ショットピーニング装置１のチャンバ２と同じである。テーパー部２ａの先端は、その全周がピーニング施工対象物１１Ａであるライザ管の外面に接触するような曲率の曲面を有している。

沸騰水型原子炉の運転停止後における、例えば、定期検査において、ショットピーニング装置１Ａのチャンバ２Ａは、チャンバ移動装置２３により、冷却水が存在しない原子炉圧力容器内のダウンカマ内を下降し、ダウンカマ内に配置されたライザ管の外面まで移動される。チャンバ移動装置２３及び押し付け機構３により、チャンバ２Ａのテーパー部２ａの先端が、ライザ管の外面に押し付けられる。

補給水供給管１０を通して純水５をチャンバ２Ａ内に供給した後、回転羽根６ａを回転させ、チャンバ２Ａ内の領域３０Ａに水流９を発生させる。この水流９によりショット４がチャンバ２Ａで覆われたピーニング施工対象物１１Ａであるライザ管の外面に衝突する。ショット４が、領域３０Ａにおいて、ライザ管の外面への衝突及びメッシュ８に向かう移動を繰り返す。ライザ管の外面の一つの位置において、２分間の間、ショットピーニングを施工した後、チャンバ移動装置２３によりチャンバ２Ａをライザ管の周方向に移動させ、その周方向においてライザ管の外面の異なる位置で本実施例のショットピーニング方法を実施する。ライザ管の外面の全周に亘ってショットピーニングが施工される。全周に対するショットピーニングが終了した後、チャンバ２Ａをライザ管の軸方向に移動させ、その軸方向の異なる位置でショットピーニングを施工する。このようなショットピーニングの実施により圧縮残留応力がライザ管の外面に付与される。

本実施例のショットピーニング方法による、ライザ管外面への圧縮残留応力の付与を確認するために、発明者らは、ライザ管を模擬したＳＵＳ３１６Ｌ製で外径３００ｍｍの円筒状の試験体の外面に対して、ショットピーニング装置１Ａを用いて上記したようにショットピーニングを行った。このショットピーニングはチャンバ２の外側を空気雰囲気にして行った。発明者らは、実施例１で述べた平板の試験片と同様に、本実施例のショットピーニングを施工する、試験体の外面に、研削加工により図６に破線で示す４００ＭＰａの引張残留応力を付与した。この試験体に対してショットピーニング装置１Ａを用いて前述した本実施例のショットピーニング方法を実施した結果、試験体の外面に図６に実線で示すように、チャンバ２Ａの中心から両側±１５ｍｍの範囲に−４００ＭＰａ程度の圧縮残留応力を付与することができた。

このように、本実施例のショットピーニングを実施することによってピーニング施工対象物１１Ａであるライザ管の外面において、本実施例のショットピーニング施工前の４００ＭＰａの引張り残留応力を−４００ＭＰａ程度の圧縮残留応力に改善することができる。

また、チャンバ２Ａ内からチャンバ２Ａ外に漏洩する純水５の量を測定した結果、ショットピーニングを実施する一箇所あたりの２分間で、その漏洩水量が４ｃｍ^３程度とわずかであることを確認することができた。

本実施例は実施例１で生じる各効果を得ることができる。チャンバ２Ａにテーパー部２ａを形成しないでチャンバを開放端まで内径が同じ円筒状にすると、その開放端付近の領域２ｂ（チャンバ２Ａのテーパー部２ａよりもライザ管側の領域）にショット４及び４ｂＢが滞留する。テーパー部２ａを形成したチャンバ２Ａでは、そのようなチャンバ内におけるショット４及び４ｂの滞留を防止することができる。

本実施例のショットピーニング方法は、原子炉圧力容器内に冷却水を充填した状態で、チャンバ２を冷却水中に浸漬させてライザ管の外面に対しても実施することができる。

本発明の他の実施例である実施例４のショットピーニング方法を、図７を用いて説明する。本実施例のショットピーニング方法は、例えば、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設置された、ピーニング施工対象物１１Ｂである炉心シュラウドのＨ４溶接線の部分の内面に対して実施される。炉心シュラウドのＨ４溶接線の部分は円筒状になっている。

炉心シュラウドのＨ４溶接線の部分の内面を対象に実施される本実施例のショットピーニング方法では、実施例１で用いられるショットピーニング装置１が用いられる。

沸騰水型原子炉の運転停止後における、例えば、定期検査において、実施例１と同様に、チャンバ移動装置２３により、チャンバ２を、空気雰囲気である原子炉圧力容器内を移動させ、ピーニング施工対象物１１Ｂである炉心シュラウドのＨ４溶接線の部分の内面の位置まで移動させる。チャンバ移動装置２３及び押し付け機構３により、チャンバ２が、炉心シュラウドの内面に押し付けられる。

補給水供給管１０を通して純水５をチャンバ２内に供給した後、回転羽根６ａを回転させ、チャンバ２内の領域３０Ａに水流９を発生させる。この水流９によりショット４がチャンバ２で覆われたピーニング施工対象物１１Ｂである炉心シュラウドのＨ４溶接線の部分の内面に衝突する。ショット４が、領域３０Ａにおいて、ライザ管の外面への衝突及びメッシュ８に向かう移動を繰り返す。炉心シュラウドのＨ４溶接線の部分の内面の一つの位置において、２分間の間、ショットピーニングを施工した後、チャンバ移動装置２３によりチャンバ２を炉心シュラウドの周方向に移動させ、炉心シュラウドのＨ４溶接線の部分の内面の他の位置で本実施例のショットピーニング方法を実施する。Ｈ４溶接線の内面の全周に亘ってショットピーニングが施工される。このようなショットピーニングの実施により圧縮残留応力が炉心シュラウドのＨ４溶接線の部分の内面に付与される。

本実施例のショットピーニング方法による、炉心シュラウドのＨ４溶接線の部分の内面への圧縮残留応力の付与を確認するために、発明者らは、そのＨ４溶接線の部分を模擬したＳＵＳ３１６Ｌ製で厚さ５０ｍｍ、半径２５００ｍｍの円弧状の試験体の外面に対して、ショットピーニング装置１を用いて上記したようにショットピーニングを行った。このショットピーニングはチャンバ２の外側を空気雰囲気にして行った。発明者らは、実施例１で述べた平板の試験片と同様に、本実施例のショットピーニングを施工する、試験体の内面に、研削加工により図８に破線で示す４００ＭＰａの引張残留応力を付与した。この試験体の内面に対してショットピーニング装置１を用いて前述した本実施例のショットピーニング方法を実施した結果、試験体の内面に図８に実線で示すように、チャンバ２の中心から両側±２０ｍｍの範囲に−４００ＭＰａ程度の圧縮残留応力を付与することができた。

このように、本実施例のショットピーニングを実施することによってピーニング施工対象物１１Ｂである炉心シュラウドのＨ４溶接線の部分の内面において、本実施例のショットピーニング施工前の４００ＭＰａの引張り残留応力を−４００ＭＰａ程度の圧縮残留応力に改善することができる。

また、チャンバ２内からチャンバ２外に漏洩する純水５の量を測定した結果、ショットピーニングを実施する一箇所あたりの２分間で、その漏洩水量が５ｃｍ^３程度とわずかであることを確認することができた。

本実施例は実施例１で生じる各効果を得ることができる。

本実施例のショットピーニング方法は、原子炉圧力容器内に冷却水を充填した状態で、チャンバ２を冷却水中に浸漬させても実施することができる。

本発明の他の実施例である実施例５のショットピーニング方法を、図９及び図１０を用いて説明する。本実施例のショットピーニング方法は、例えば、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器の下鏡部と制御棒駆動機構スタブ（以下、ＣＲＤスタブという）の溶接部１２Ａの内面付近に対して実施される。その下鏡部及びＣＲＤスタブは、６００系のＮｉ基合金で作られている。本実施例におけるピーニング施工対象物は、ピーニング施工対象物１１Ｃである原子炉圧力容器の下鏡部、及びピーニング施工対象物１１ＤであるＣＲＤスタブの２つである。ＣＲＤスタブは円筒状をしている。

本実施例のショットピーニング方法に用いられるショットピーニング装置１Ｂは、実施例１に用いるショットピーニング装置１において、チャンバ２をチャンバ２Ｂに替え、複数の仕切り部材２９及び円筒状の仕切り部材２９Ａを追加し、さらに、複数（例えば、４基）の水流発生装置６を設けた構成を有する。ショットピーニング装置１Ｂの他の構成はショットピーニング装置１と同じである。ショットピーニング装置１Ｂに用いられるそれぞれの水流発生装置６は、ショットピーニング装置１で用いられる水流発生装置６と同じ構成を有する。

チャンバ２Ｂの開放端は、全周にわたって原子炉圧力容器の下鏡部の内面に接触するように、その下鏡の内面の形状にマッチングするように形成されている。チャンバ２Ｂ内を領域３０Ａと領域３０Ｂに分割するメッシュ８は、チャンバ２Ｂの内面に取り付けられ、一辺が０．５ｍｍの矩形の多数の升目を形成している。メッシュ８よりもチャンバ２Ｂの先端側に形成された領域３０Ａには、ＣＲＤスタブの周囲を取り囲む円筒状の仕切り部材２９Ａ、及び仕切り部材２９Ａから放射状に配置された複数の仕切り部材２９が配置されている。仕切り部材２９Ａの上端はメッシュ８に取り付けられ、仕切り部材２９Ａからチャンバ２Ｂの内面に向かって放射状に伸びる４枚の仕切り部材２９が仕切り部材２９Ａとチャンバ２Ｂの間に配置される。仕切り部材２９及び２９ＡはＳＵＳ３１６Ｌで作られている。各仕切り部材２９のチャンバ２Ｂの半径方向における両端部が、チャンバ２Ｂの内面及び仕切り部材２９Ａの外面にそれぞれ取り付けられる。４枚の板状の仕切り部材２９によって、チャンバ２Ｂと仕切り部材２９Ａの間に形成された環状領域がチャンバ２Ｂの周方向において４つの領域に分けられる（図１０参照）。チャンバ２ＢがＣＲＤスタブを取り囲み、上記した４つの領域が形成されるため、チャンバ２Ｂの容積は、ショットピーニング装置１のチャンバ２の容積よりも大きくなっている。

４基の水流発生装置６が、チャンバ２Ｂの開放端の反対側でチャンバ２Ｂにそれぞれ取り付けられる。各水流発生装置６の回転羽根６ａは、仕切り部材２９で仕切られて形成された上記の４つの領域のそれぞれの真上で、メッシュ８より上方の領域３０Ｂ内に配置される。

仕切り部材２９で仕切られた、領域３０内の４つの領域のそれぞれに、不純物の混入を防止するために６００系のＮｉ基合金で作られているショット４及び４Ｂを充填する。４つの領域のそれぞれに、直径４ｍｍのショット４を２００個、及び直径１ｍｍのショット４ｂを２００個充填している。ショット４ｂを加えている理由は、実施例２と同様に、原子炉圧力容器の下鏡部とＣＲＤスタブの隅肉溶接部である溶接部１２Ａの内面に圧縮残留応力を付与するためである。

沸騰水型原子炉の運転停止後における、例えば、定期検査において、実施例１と同様に、チャンバ移動装置２３により、チャンバ２Ｂを、空気雰囲気である原子炉圧力容器内を移動させ、原子炉圧力容器の炉底部まで下降させる。さらに、チャンバ２Ｂは、ピーニング施工対象物１１ＤであるＣＲＤスタブを取り囲み、ピーニング施工対象物である下鏡部の内面に接触するまで下降される。チャンバ２Ｂの開放端が下鏡部の内面に接触したとき、チャンバ移動装置２３及び押し付け機構３により、チャンバ２Ｂが、原子炉圧力容器の下鏡部の内面に押し付けられる。本実施例では、容積の大きなチャンバ２Ｂが押し付け機構３のバネにより４０ｋｇｆの押し付け力で下鏡部の内面に押し付けられる。このとき、チャンバ２Ｂ内に設けられた仕切り部材２９Ａは、溶接部１２Ａ付近を除いてＣＲＤスタブの周囲を取り囲んでいる。

補給水供給管１０を通して純水５をチャンバ２Ｂ内に供給して領域３０Ａ内の４つの領域及び領域３０Ｂを純水５で満たした後、４基の水流発生装置６の各回転羽根６ａを回転させ、領域３０Ａ内の上記した４つの領域のそれぞれにおいて水流９を発生させる。仕切り部材２９で仕切られた４つの領域内で、その水流９に同伴するショット４及び４ｂが、下鏡部の内面及び溶接部１２Ａの内面に衝突する。ショット４及び４ｂが、領域３０Ａ内のそれぞれの領域において、下鏡部の内面または溶接部１２Ａの内面への衝突及びメッシュ８に向かう移動を繰り返す。溶接部１２Ａの内面、及び溶接部１２Ａ付近における、原子炉圧力容器の下鏡部の内面に対して、２分間の間、本実施例のショットピーニング方法が実施される。このようなショットピーニングの実施により圧縮残留応力が下鏡部の内面または溶接部１２Ａの内面に付与される。

本実施例のショットピーニング方法による、溶接部１２Ａの内面、及び溶接部１２Ａ付近における下鏡部の内面への圧縮残留応力の付与を確認するために、発明者らは、原子炉圧力容器の下鏡部及び下鏡部に取り付けらＣＲＤスタブを模擬した６００系のＮｉ基合金製の試験体の溶接部１２Ａの内面及び下鏡部の内面に対して、ショットピーニング装置１Ｂを用いて上記したようにショットピーニングを行った。このショットピーニングはチャンバ２Ｂの外側を空気雰囲気にして行った。発明者らは、実施例１で述べた平板の試験片と同様に、本実施例のショットピーニングを施工する、試験体の溶接部１２Ａの内面及び下鏡部の内面に、研削加工により図１１に破線で示す４００ＭＰａの引張残留応力を付与した。この試験体の上記のそれぞれの内面に対してショットピーニング装置１Ｂを用いて前述した本実施例のショットピーニング方法を実施した結果、試験体の内面に図１０に実線で示すように、位相１〜５のうちで最も応力改善効果が少ない部位でも−３００ＭＰａ程度の圧縮残留応力を付与することができた。位相１〜５は、図１０に示すように、各仕切り部材２９で仕切られて形成された領域に面する、チャンバ２Ｂの領域である。

このように、本実施例のショットピーニングを実施することによってピーニング施工対象物１１Ｃである下鏡部とピーニング施工対象物１１ＤであるＣＲＤスタブの溶接部１２Ａの内面及び溶接部１２Ａ付近における下鏡部の内面において、本実施例のショットピーニング施工前の４００ＭＰａの引張り残留応力を少なくとも−３００ＭＰａ程度の圧縮残留応力に改善することができる。

また、チャンバ２Ｂ内からチャンバ２Ｂ外に漏洩する純水５の量を測定した結果、ショットピーニングを実施する一箇所あたりの２分間で、その漏洩水量が２０ｃｍ^３程度であった。この漏洩水量は、チャンバ２Ｂの容積である５００ｃｍ^３の５％以下である。

本実施例は実施例１で生じる各効果を得ることができる。仕切り部材２９の設置はショット４及び４ｂを領域３０Ａ内で均一に分散させることができ、下鏡部の内面及び溶接部１２Ａの内面に圧縮残留応力の均一に付与することができる。

本実施例のショットピーニング方法は、原子炉圧力容器内に冷却水を充填した状態で、チャンバ２Ｂを冷却水中に浸漬させた状態でも実施することができる。

本発明の他の実施例である実施例６のショットピーニング方法を、図１２を用いて説明する。本実施例のショットピーニング方法は、実施例１と同様に、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられた炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面に対して行われる。本実施例におけるピーニング施工対象物１１は炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分である。本実施例のショットピーニング方法で用いられるショットピーニング装置１Ｃは、実施例１で用いられるショットピーニング装置１に、製氷装置１４及び氷供給管１５を追加した構成を有する。ショットピーニング装置１Ｃの他の構成はショットピーニング装置１と同じである。

製氷装置１４に接続される氷供給管１５は、チャンバ２に接続され、チャンバ２内の領域３０Ａに連絡される。本実施例のショットピーニング方法では金属製のショットの替りに氷の粒子４ｃが用いられる。この氷の粒子４ｃはショットの一種である。

沸騰水型原子炉の運転停止後における、例えば、定期検査において、ショットピーニング装置１Ｃのチャンバ２は、チャンバ移動装置２３により、冷却水が存在しない原子炉圧力容器内の炉心シュラウド内を下降し、炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面まで移動される。そして、チャンバ移動装置２３及び押し付け機構３により、チャンバ２の開放端が、炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面に押し付けられる。

補給水供給管１０を通して純水５をチャンバ２内に供給し、さらに、製氷装置１４で作成された氷の粒子４ｃが氷供給管１５を通してチャンバ２の領域３０Ａに供給される。氷の粒子４ｃの直径は約１０ｍｍである。氷の粒子４ｃは、氷供給管１５から、３０ｃｍ^３／ｍｉｎの供給量でチャンバ２内に供給される。チャンバ２内に純水５及び氷の粒子４ｃが供給された後、回転羽根６ａを回転させ、チャンバ２Ａ内の領域３０Ａに水流９を発生させる。この水流９により氷の粒子４ｃがチャンバ２Ａで覆われたピーニング施工対象物１１である炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面に衝突する。氷の粒子４ｃが、領域３０Ａにおいて、炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面への衝突及びメッシュ８に向かう移動を繰り返す。のＶ１溶接線の部分の内面の一つの位置において、２分間の間、ショットピーニングを施工した後、チャンバ移動装置２３によりチャンバ２を炉心シュラウドの周方向に移動させ、その周方向において炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面の異なる位置で本実施例のショットピーニング方法を実施する。このような氷の粒子４ｃを用いたショットピーニングの実施により圧縮残留応力が炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面の外面に付与される。氷の粒子４ｃはチャンバ２内の領域３０Ａで水流９と共に循環している間に溶けてやがてなくなってしまうが、製氷装置１４で製造された新たな氷の粒子４ｃをチャンバ２内の領域３０Ａに補給することができる。

本実施例のショットピーニング方法による、炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面への圧縮残留応力の付与を確認するために、発明者らは、炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の形状を模擬したＳＵＳ３１６Ｌ製の平板の試験片の表面に対して、ショットピーニング装置１Ｃを用いて上記したようにショットピーニングを行った。このショットピーニングはチャンバ２の外側を空気雰囲気にして行った。上記の試験片は、２００ｍｍ×２００ｍｍ×厚さ１０ｍｍの平板である。発明者らは、実施例１で述べた平板の試験片と同様に、本実施例のショットピーニングを施工する、試験片の表面に、研削加工により図１３に破線で示す４００ＭＰａの引張残留応力を付与した。この試験片に対してショットピーニング装置１Ｃを用いて前述した本実施例のショットピーニング方法を実施した結果、試験片の表面に図１３に実線で示すように、チャンバ２の中心から半径２０ｍｍ以内の範囲に−２００ＭＰａ程度の圧縮残留応力を付与することができた。

このように、本実施例のショットピーニングを実施することによってピーニング施工対象物１１であるのＶ１溶接線の部分の内面において、本実施例のショットピーニング施工前の４００ＭＰａの引張り残留応力を−２００ＭＰａ程度の圧縮残留応力に改善することができる。

本実施例は実施例１で生じる各効果を得ることができる。さらに、金属製のショット４の替りに氷の粒子４ｃを用いる本実施例は、万が一、金属製のショット４がチャンバ２の外部で原子炉圧力容器内にこぼれ落ちた場合には、こぼれ落ちたショット４を原子炉圧力容器内から回収しなければならない。こぼれ落ちたショット４をそのままにして原子炉の運転を開始した場合には、原子炉圧力容器内に残ったショット４が原子炉圧力容器内の冷却水の流れに同伴して、原子炉圧力容器内の炉内構造物または炉心に装荷された燃料集合体に衝突し、それらに損傷を与える。これを避けるために、前述したように、こぼれ落ちた金属製のショット４を回収しなければならないが、直径の小さいショット４の回収作業のために、原子炉を停止している時間が長くなる。金属製のショット４の替りに氷の粒子４ｃを用いている本実施例では、ショットピーニングの作業中において、氷の粒子４ｃがチャンバ２の外部で原子炉圧力容器内にこぼれ落ちても、氷の粒子４ｃは溶けて水になるため、原子炉圧力容器内にこぼれ落ちた氷の粒子４ｃによって原子炉圧力容器内の炉内構造物及び燃料集合体が損傷することが防止できる。

本実施例のショットピーニング方法は、原子炉圧力容器内に冷却水を充填した状態で、チャンバ２を冷却水中に浸漬させてライザ管の外面に対しても実施することができる。

本発明の他の実施例である実施例７のショットピーニング方法を、図１４を用いて説明する。本実施例のショットピーニング方法は、実施例１と同様に、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられた、ピーニング施工対象物１１である炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面に対して実施される。本実施例のショットピーニング方法に用いられるショットピーニング装置１Ｄは、実施例１で用いられるショットピーニング装置１において水流発生装置６を水流発生装置６Ａに替え、補給水供給管１０を取り除いた構成を有する。ショットピーニング装置１Ｄの他の構成はショットピーニング装置１と同じである。水流発生装置６Ａは、水流発生装置６において電動モータ６ｃを水密式のエアーモータ１６に替えた構成を有する。水流発生装置６Ａの他の構成は水流発生装置６と同じである。

沸騰水型原子炉の運転停止後における、例えば、定期検査において、ショットピーニング装置１Ｄのチャンバ２は、チャンバ移動装置２３により、冷却水１７が充填されている原子炉圧力容器内の炉心シュラウド内を下降し、炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面まで移動される。そして、チャンバ移動装置２３及び押し付け機構３により、チャンバ２の開放端が、炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面に押し付けられる。

チャンバ２内は冷却水１７で満たされているので、エアーモータ１６を駆動して回転羽根６ａを回転させ、チャンバ２内の領域３０Ａに水流９を発生させる。この水流９によりショット４がチャンバ２で覆われたピーニング施工対象物１１である炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面に衝突する。ショット４が、領域３０Ａにおいて、炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面への衝突及びメッシュ８に向かう移動を繰り返す。炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面の一つの位置において、２分間の間、ショットピーニングを施工した後、チャンバ移動装置２３によりチャンバ２を炉心シュラウドの周方向に移動させ、炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面の他の位置で本実施例のショットピーニング方法を実施する。

本実施例のショットピーニング方法による、炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面への圧縮残留応力の付与を確認するために、発明者らは、炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の形状を模擬したＳＵＳ３１６Ｌ製の平板の試験片の表面に対して、ショットピーニング装置１Ｄを用いて上記したようにショットピーニングを行った。このショットピーニングは、試験片を水中に浸漬させてチャンバ２も水中で試験片の表面に押し付けて行った。上記の試験片は、２００ｍｍ×２００ｍｍ×厚さ１０ｍｍの平板である。発明者らは、実施例１で述べた平板の試験片と同様に、本実施例のショットピーニングを施工する、試験片の表面に、研削加工により図１５に破線で示す４００ＭＰａの引張残留応力を付与した。この試験片に対してショットピーニング装置１Ｄを用いて前述した本実施例のショットピーニング方法を水中で実施した結果、試験片の表面に図１５に実線で示すように、チャンバ２の中心から半径２０ｍｍ以内の範囲に−４００ＭＰａ程度の圧縮残留応力を付与することができた。

このように、本実施例のショットピーニングを実施することによってピーニング施工対象物１１であるのＶ１溶接線の部分の内面において、本実施例のショットピーニング施工前の４００ＭＰａの引張り残留応力を−４００ＭＰａ程度の圧縮残留応力に改善することができる。

本実施例は実施例１で生じる各効果を得ることができる。本実施例のショットピーニング方法は水中で実施されるので、原子炉圧力容器内の構造物から放出される放射線を、放射線遮へい体を別途設置する必要がなく、原子炉圧力容器内に充填した冷却水１７で遮へいすることができる。

電動モータ６ｃを用いたときに電気の水中への漏洩が万が一生じた場合には、人身災害の危険性、及び原子炉圧力容器に設置されている既設センサの損傷等が危惧される。エアーモータ１６を用いている本実施例は、そのような危惧を解消することができる。さらに、補給水供給管１０が不要になるため、ショットピーニング装置１Ｄが簡素化される。

本発明の他の実施例である実施例８のショットピーニング方法を、図１６、図１７及び図１８を用いて説明する。本実施例のショットピーニング方法は、実施例１と同様に、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられた、ピーニング施工対象物１１である炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面に対して実施される。本実施例のショットピーニング方法に用いられるショットピーニング装置１Ｅは、実施例１で用いられるショットピーニング装置１において水流発生装置６を水流発生装置６Ｂに替えた構成を有する。ショットピーニング装置１Ｅの他の構成はショットピーニング装置１と同じである。水流発生装置６Ｂは、水流発生装置６において電動モータ６ｃを水流モータ１８に替えた構成を有する。水流発生装置６Ｂの他の構成は水流発生装置６と同じである。

水流モータ１８の構成を、図１７及び図１８を用いて説明する。水流モータ１８は、ケーシング２０内にインペラ１９を配置し、このインペラに回転軸６ｂを連結している。回転軸６ｂはケーシング２０を貫通してケーシング２０の外部に達している。駆動水供給ホース２１がケーシング２０に接続され、駆動水排出ホース２２がケーシング２０に接続される。回転羽根６ａがケーシング２０の外部で回転軸６ｂに取り付けられる。

水流発生装置６Ｂの水流モータ１８はチャンバ２の開放端の反対側に設置される。回転羽根６ａはチャンバ２内で領域３０Ｂに配置される。

沸騰水型原子炉の運転停止後における、例えば、定期検査において、ショットピーニング装置１Ｅのチャンバ２は、チャンバ移動装置２３により、冷却水１７が充填されている原子炉圧力容器内の炉心シュラウド内を下降し、炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面まで移動される。そして、チャンバ移動装置２３及び押し付け機構３により、チャンバ２の開放端が、炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面に押し付けられる。

チャンバ２内は冷却水１７で満たされているので、駆動水供給ホース２１を通してケーシング２０内に駆動水を供給する。駆動水はケーシング２０から駆動水排出ホース２２に排出される。ケーシング２０内のインペラ１９は、駆動水の供給により回転し、回転羽根６ａを回転させる。回転羽根６ａの回転はチャンバ２内の領域３０Ａに水流９を発生させる。この水流９によりショット４がチャンバ２で覆われたピーニング施工対象物１１である炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面に衝突する。ショット４が、領域３０Ａにおいて、炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面への衝突及びメッシュ８に向かう移動を繰り返す。炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面の一つの位置において、２分間の間、ショットピーニングを施工した後、チャンバ移動装置２３によりチャンバ２を炉心シュラウドの周方向に移動させ、炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面の他の位置で本実施例のショットピーニング方法を実施する。

本実施例のショットピーニング方法による、炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の内面への圧縮残留応力の付与を確認するために、発明者らは、炉心シュラウドのＶ１溶接線の部分の形状を模擬したＳＵＳ３１６Ｌ製の平板の試験片の表面に対して、ショットピーニング装置１Ｅを用いて上記したようにショットピーニングを行った。このショットピーニングは、試験片を水中に浸漬させてチャンバ２も水中で試験片の表面に押し付けて行った。上記の試験片は、２００ｍｍ×２００ｍｍ×厚さ１０ｍｍの平板である。発明者らは、実施例１で述べた平板の試験片と同様に、本実施例のショットピーニングを施工する、試験片の表面に、研削加工により図１９に破線で示す４００ＭＰａの引張残留応力を付与した。この試験片に対してショットピーニング装置１を用いて前述した本実施例のショットピーニング方法を水中で実施した結果、試験片の表面に図１９に実線で示すように、チャンバ２の中心から半径２０ｍｍ以内の範囲に−４００ＭＰａ程度の圧縮残留応力を付与することができた。

このように、本実施例のショットピーニングを実施することによってピーニング施工対象物１１であるのＶ１溶接線の部分の内面において、本実施例のショットピーニング施工前の４００ＭＰａの引張り残留応力を−４００ＭＰａ程度の圧縮残留応力に改善することができる。

本実施例は実施例７で生じる各効果を得ることができる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ…ショットピーニング装置、２，２Ａ，２Ｂ…チャンバ、４，４ｂ…ショット、４ｃ…氷の粒子、５…純水、６，６Ａ，６Ｂ…水流発生装置、６ａ…回転羽根、６ｃ…電動モータ、８…メッシュ、１０…補給水供給管、１１．１Ａ，１１Ｂ１１Ｃ，１１Ｄ…ピーニング施工対象物、１２…隅肉溶接部、１２Ａ…溶接部、１４…製氷装置、１６…エアーモータ、１８…水流モータ、１９…インペラ、２０…ケーシング、２１…駆動水供給ホース、２２…駆動水排出ホース、２７…フィルタ装置、２９，２９Ａ…仕切り部材、３０Ａ，３０Ｂ…領域。

Claims (9)

1. 水流発生装置が設けられて前記水流発生装置の回転羽根が内部に配置されたチャンバの一端部を、ピーニング施工対象物の表面に接触させ、
   前記回転羽根を回転させて前記チャンバ内に前記ピーニング施工対象物の前記表面に向かう水流を発生させ、
   ショットよりも小さい升目を有するメッシュを前記回転羽根の前方で内部に設置した前記チャンバを用い、前記チャンバ内の前記メッシュよりも前記ピーニング施工対象物側の領域に存在する複数の前記ショットを前記水流によって前記ピーニング施工対象物の前記表面に向かって移動させて前記表面に衝突させることを特徴とするショットピーニング方法。
2. 前記ショットとして大きさが異なる少なくとも２種類のショットを用いる請求項１に記載のショットピーニング方法。
3. 前記ショットとして氷の粒子を用いる請求項１に記載のショットピーニング方法。
4. 前記ショットの衝突により前記ピーニング施工対象物の前記表面から剥離した汚染物を浄化装置で除去する請求項１ないし３のいずれか１項に記載のショットピーニング方法。
5. 前記ショットが内部に存在する前記チャンバを移動するとき、前記チャンバの開放端部を前記チャンバに移動可能に取り付けられたシャッタを閉じて前記チャンバの開放端部を封鎖する請求項１ないし４のいずれか１項に記載のショットピーニング方法。
6. 前記ショットを前記ピーニング施工対象物の前記表面に衝突させるとき、前記シャッタを開く請求項５に記載のショットピーニング方法。
7. 前記チャンバの一端部の前記ピーニング施工対象物の前記表面への接触は空気雰囲気中で行われ、前記回転羽根を回転させる前に、前記ピーニング施工対象物の前記表面に前記一端部が接触されている前記チャンバ内に水を供給し、その後、前記回転羽根を回転させて前記水流を発生させる請求項１ないし６のいずれか１項に記載のショットピーニング方法。
8. 前記ピーニング施工対象物の前記表面が水に接触されている状態で前記チャンバを前記水の中を移動させ、前記水の中で前記チャンバの前記一端部を前記ピーニング施工対象物の前記表面に接触させる請求項１ないし６のいずれか１項に記載のショットピーニング方法。
9. 前記チャンバとして、前記回転羽根を回転させる駆動装置に、電動モータ、エアーモータ及び水流モータのいずれかを前記回転羽根を回転させる駆動装置として有する前記水流発生装置を備えたチャンバを用いる請求項１ないし８のいずれか１項に記載のショットピーニング方法。

Images